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Protection électrique destinée aux équipements d'imagerie médicale et de diagnostic Révision n° 2

par Viswas Purani

Livre blanc 86

par Schneider Electric. Les livres blancs font désormais partie de la bibliothèque Schneider Electric produite par le Data Center Science Center de Schneider Electric [email protected]

Les équipements d'imagerie médicale et de diagnostic (MIDE) sont de plus en plus mis en réseau avec des systèmes d'archivage et de transmission d'im-ages (PACS), des systèmes d'information de radiolo-gie (SIR), des systèmes d'information hospitali-ers (SIH), et commencent à se connecter à l'intranet des hôpitaux ainsi qu'à Internet. Si l'infrastructure physique nécessaire n'est pas mise en œuvre, il peut en découler un temps d'arrêt imprévu ainsi que des problèmes de sécurité et de conformité pouvant se traduire par une perte de revenus et une exposition à des procédures onéreuses, et au final par un impact négatif. Ce document décrit comment prévoir une infrastructure physique lors du déploiement d'un équipement d'imagerie médicale et de diagnostic, en insistant sur l'alimentation et le refroidissement.

Synthèse analytique

Protection électrique destinée aux équipements d'imagerie médicale et de diagnostic

Schneider Electric – Data Center Science Center Rév. 0 2

La prolifération des technologies de l'information et d'autres technologies de pointe dans les équipements d'imagerie médicale et de diagnostic au fil des ans a entraîné l'évolution de nouveaux dispositifs puissants dans le domaine des diagnostics et de la radiologie interven-tionnelle. Les informations générées et transportées par ces images sont cruciales pour le traitement en médecine cardiologique, neurologique, oncologique, gynécologique et obstétri-cale, orthopédique, chirurgicale et pulmonaire. Ces nouveaux développements ont facilité la détection précoce et le traitement des maladies et amélioré considérablement les soins prodigués aux patients. Le réseau classique d'un équipement d'imagerie médicale et de diagnostic est illustré dans la Figure 1. Cet équipement peut être décomposé en cinq grandes sous-catégories :

1. les modalités qui capturent ou génèrent les images ;

2. les systèmes d'archivage et de transmission d'images (PACS) qui stockent les images générées et les rendent accessibles aux médecins et au personnel infirmier pour l'établissement du diagnostic et du traitement ;

3. les systèmes d'information de radiologie (SIR) et les systèmes d'information hospitali-ers (SIH) qui surveillent et gèrent le déroulement du travail des services radiologiques et de l'ensemble des hôpitaux, depuis l'admission des patients jusqu'à la planification et la facturation, en passant par la création de dossiers médicaux électroniques et l'établissement de rapports de gestion ;

4. la radiographie assistée par ordinateur (RAO) qui permet de convertir des films en images numériques sur des cassettes ou la radiographie numérique (RN) qui donne des images numériques sans cassettes ;

5. les imprimantes laser qui impriment des films lorsque cela est nécessaire, et d'autres périphériques.

Les modalités sont des systèmes d'imagerie médicale de haute technologie comprenant la tomodensitométrie (TDM), l'imagerie par résonance magnétique (IRM), la tomographie par émission de positons (TEP), l'échographie et l'électrocardiogramme (ECG). Ces modalités se connectent à un PACS et à un SIR/SIH par le biais de réseaux locaux de données (LAN) et/ou de réseaux locaux de données sans fil (WLAN) ou de réseaux étendus (WAN). Les PACS peuvent disposer de leurs propres réseaux de stockage (SAN) ou unités de stockage en réseau (NAS). Les SIR et les SIH peuvent être constitués de plusieurs groupes de serveurs et d'un certain nombre de stations de travail, répartis dans plusieurs services des

TDM, IRM, etc.

SIR

Stations de travailde visualisation

Modalité

SIH

Cardiologue-conseil

Médecin-conseil

VPN Interne

Mémoire - PACS

Introduction

Figure 1 Réseau MIDE classique



hôpitaux. En raison de ces nombreux avantages associés à la forte pression exercée sur les hôpitaux pour améliorer la qualité des soins, réduire les erreurs, se conformer à la réglemen-tation fédérale (notamment HIPAA) et, simultanément, baisser les coûts, il est impossible d'échapper à ces technologies qui transforment l'hôpital traditionnel en une « entreprise numérique ». L'ossature de ce nouvel hôpital numérique est constituée d'un réseau comportant diverses modalités, des PACS et des SIR/SIH, RAO/RN, imprimantes et périphériques. Ce réseau d'une grande complexité et ses composantes doivent être conformes à des normes perti-nentes telles que Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), Health Lan-guage Seven (HL7), Underwriters Laboratory (UL), Federal Communications Commission (FCC), National Electrical Code (NEC) et d'autres normes locales et nationales applicables telles que BS7671:2001 (Royaume-Uni), NFC15-100 (France) et VDE (Allemagne), ainsi que des normes internationales telles que CEI IEC 60364. Tout cela constitue un défi important que doivent relever le service informatique et le gestionnaire de l'établissement pour fournir l'infrastructure physique adéquate. Cette infrastructure physique doit être fiable, évolutive, très disponible et administrable. Elle comporte les éléments suivants :

1. des systèmes d'alimentation tels que des systèmes d'alimentation sans coupure (ASI), des unités de distribution de l'énergie (PDU), des transformateurs d'isolation et des générateurs pour fournir sans interruption aux charges critiques de l'énergie propre conditionnée ;

2. des systèmes de refroidissement de précision qui offrent un environnement optimal par la régulation de la température et de l'humidité ;

3. des racks qui renferment l'équipement réseau critique tel que les serveurs, les inter-rupteurs, les routeurs et les passerelles ;

4. des systèmes physiques de sécurité et de protection contre les incendies ;

5. le câblage vers l'équipement d'interconnexion ;

6. des systèmes de gestion visant à surveiller et gérer ces systèmes, aussi bien locale-ment qu'à distance, pour garantir leur fonctionnement optimal 24h sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an ;

7. des services pour la conception, la livraison, l'installation, la mise en service, le fonc-tionnement et l'entretien de ces systèmes.

Il convient d'être particulièrement attentif aux armoires de câblage des hôpitaux qui permet-tent la mise en réseau des modalités avec les PACS et les SIR/HIS ainsi que les autres stations de travail et périphériques dans les locaux hospitaliers. Ce sont ces armoires, dont la fonction est fondamentale, qui prennent en charge ce réseau hospitalier complexe en transportant des données critiques, la voix et la vidéo, et en maintenant le réseau en bon état de fonctionnement. Le système d'alimentation hospitalier est un système électrique complexe de grande ampleur consistant en transformateurs haute tension, commutateurs automatiques (ATS), généra-teurs, transformateurs d'isolation, PDU, etc. Ce système alimente diverses charges électri-ques, dont l'éclairage, le chauffage, les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC), les ascenseurs, les escalators, les grandes pompes, les ventilateurs, les moteurs, etc. La nature aléatoire de ces charges (se mettant sous tension ou hors tension de façon aléatoire) crée un environnement électrique instable (à savoir, baisses de tension ou surtensions) que doivent subir les équipements d'imagerie et de diagnostic plus sensibles et d'autres réseaux informatiques. Les établissements de soins de santé et les hôpitaux confrontés à ces défis doivent s'associer à des partenaires experts techniques tels que Schneider Electric pour réaliser des évaluations complètes de l'infrastructure physique qui identifieront les points faibles et proposeront des actions correctives. Le présent document expose et examine les défis imposés par le déploiement d'équipements d'imagerie médicale et de diagnostic sur l'infrastructure physique, en insistant sur l'alimentation et le refroidissement.



Selon la pathologie du patient, un médecin peut utiliser différentes modalités pour le diagnos-tic et le traitement (à savoir, la radiologie ou la TDM en orthopédie, l'ECG ou l'IRM en cardiologie, ou l'échographie en obstétrique). Ces modalités peuvent être généralement classées en deux catégories : portable et fixe. Les modalités portables peuvent elles-mêmes être réparties entre les catégories « à main » (par exemple, glucomètre sanguin) ou « mon-tage sur chariot » (par exemple, échographie) alors que les dispositifs fixes peuvent être classés entre les catégories « montage sur un bureau » (par exemple, équipement d'analys-es sanguines ou urinaires) ou « montage au sol » (par exemple, TDM, IRM). La Figure 2 montre un échographe monté sur un chariot et la Figure 3 montre une machine d'IRM montée au sol. Les dispositifs montés au sol, sur un bureau et sur un chariot requièrent une plus grande planification d'infrastructure physique.

Environnement Les modalités sont généralement utilisées dans un environnement de bureau intérieur. Les modalités montées sur chariot et sur bureau utilisent généralement une alimentation mono-phasée de 120 Vca, 208 Vca ou 230 Vca inférieure à 5 kVA1

. Les dispositifs montés au sol requièrent généralement une alimentation triphasée de 208 Vca, 400 Vca ou 480 Vca, allant de 20 kVa à 300 kVa ou plus. Ils ont besoin de beaucoup d'espace et souvent disposent de leur propre pièce séparée dans le bâtiment principal de l'hôpital ou adjacent à celui-ci. Ils peuvent être refroidis par le système de climatisation du bâtiment ou posséder un système de climatisation de salle informatique (CRAC) de précision qui régule plus finement la tempéra-ture et l'humidité ambiantes. La Figure 4 représente une installation IRM classique avec un équipement monté au sol.

1 Consulter le Livre blanc 15, « Watts et volts-ampères : comprendre les différences majeures » pour

obtenir des informations sur les kilovoltampères

Modalités

Figure 2 (gauche) Échographe monté sur chariot Figure 3 (droite) IRM montée au sol

Figure 4 Installation TDM ou IRM classique

http://www.apc.com/wp/?wp=15�




Défis Les modalités doivent être protégées contre les anomalies d'alimentation qui entraînent des défaillances matérielles telles que la destruction des alimentations ou des cartes de circuits imprimés (PCB), ainsi que contre les plantages des logiciels système. L'espace physique constitue une contrainte majeure pour les modalités de grande taille comme les TDM et les IRM, surtout dans les grands hôpitaux des zones urbaines car ils ne peuvent pas s'agrandir. Ces modalités sont très gourmandes en énergie, c'est pourquoi la dissipation thermique est un défi majeur pour le système de refroidissement des bâtiments. Bien souvent, la climatisa-tion de confort ne suffit pas et un refroidissement de précision est requis. L'une des ex-igences les plus critiques est d'isoler électriquement l'arrivée de l'électricité du secteur pour protéger les patients et les techniciens de tout risque d'électrocution. La conformité aux normes locales, d'état, nationales et internationales est de première importance (c'est-à-dire les codes électriques nationaux (NEC) aux États-Unis). Bonnes pratiques Le réseau électrique de l'hôpital étant électriquement « bruyant et sale » avec de

nombreuses surtensions et baisses de tension d'électricité, une bonne pratique peut constituer à fournir une protection par ASI à tous les systèmes électroniques onéreux sensibles, les écrans LCD, les stations de travail, les imprimantes et les périphériques. L'ASI protège le matériel, évite les pannes système non garanties pendant la réalisa-tion de tests, évite la perte des fichiers de données patient et permet de réaliser des examens radiologiques fiables en toute sécurité.

Les ASI utilisés à l'hôpital doivent répondre aux normes strictes suivantes :

o UL1778 – norme américaine pour les ASI

o CSA22.2 n° 107.1 – norme canadienne pour les ASI

o FCC Partie 15 Classe A – norme américaine pour le rayonnement électromagnétique

o ANSI C62.41 – norme américaine pour la capacité à résister aux surtensions

o IEC60950 – norme internationale pour les ASI

o EN50091-1 – norme européenne pour la compatibilité électromagnétique

Selon leur utilisation, les dispositifs montés sur chariot et sur bureau peuvent exiger que l'ASI soit conforme à la norme internationale IEC60601-1, « Norme pour les appareils électromédicaux, Partie 1 : exigences générales pour la sécurité » pour les applications au voisinage des patients. L'équivalent nord-américain est la norme UL 60601-1.

Pour les modalités de grande taille montées au sol, un ASI de grande taille (50 à 300 kVa généralement) doit être installé pour protéger toute la pièce. Des transforma-teurs d'isolation et les disjoncteurs appropriés doivent être utilisés pour limiter les fuites de courant et le risque d'électrocution pour ces modalités. Ces transformateurs d'isola-tion sont parfois intégrés aux ASI ou se trouvent facultativement en dehors du boîtier de l'ASI. Tous les équipements doivent être installés conformément aux normes perti-nentes telles que NEC, NFPA 70, NFPA99 (pour les États-Unis) et toutes les autres normes locales et nationales applicables telles que BS7671:2001 (Royaume-Uni), NFC15-100 (France) et VDE (Allemagne), ainsi que les normes nationales telles que CEI IEC 60364. La compréhension et l'interprétation des normes peuvent, dans cer-tains cas exceptionnels, être soumises à controverse et seules les autorités compétentes sont décisionnaires en la matière. Lorsque les limites budgétaires empêchent d'investir dans un ASI de grande taille, un modèle plus petit (5 à 10 kVa) spécialisé pour les circuits électroniques sensibles et le système informatique de la TDM, l'IRM et la TEP doit être envisagé. De plus, les stations de visualisation et les stations de travail doivent toutes être protégées par un ASI.

La détermination de la taille de l'ASI pour de nombreux dispositifs tels que les TDM et les IRM peut s'avérer complexe car la quantité de courant d'appel qu'ils consomment est très importante. Il convient de déterminer la taille des systèmes d'alimentation (y compris les ASI, les générateurs, les transformateurs et l'appareillage) avec



beaucoup de précautions. Leur consommation électrique normale ainsi que le courant nominal d'appel sont disponibles auprès de leurs fabricants. Prévoir des marges suffi-santes pour les charges diverses et un développement futur. De nombreuses entre-prises comme Schneider Electric possèdent des ingénieurs système spécialisés, des spécialistes en protection électrique, etc. qui peuvent évaluer la solution adéquate pour chaque situation spécifique au client.

Un refroidissement et un écoulement d'air adaptés doivent être proposés pour toutes les modalités possédant des circuits électroniques dégageant de la chaleur. Pour la plupart des modalités montées sur chariot et sur bureau, le CVC du bâtiment doit suf-fire. Néanmoins, pour les modalités de grande taille montées au sol, comme les TDM, IRM ou TEP, un refroidissement supplémentaire peut s'avérer nécessaire. Un refroi-dissement de précision est préféré car il permet de réguler la température et l'humidité dans la salle de TDM/IRM.

Toutes les modalités en réseau et leur infrastructure physique doivent être surveillées et gérées (à savoir, les conditions environnementales de la salle de radiologie, la durée de vie de la batterie de l'ASI, la durée d'exécution et la capacité, et le carburant du générateur), de sorte que les anomalies puissent être rapidement détectées et qu'une action corrective soit prise de façon proactive pour éviter tout arrêt.

Les PACS permettent de stocker, gérer, distribuer et visualiser électroniquement des images. À la base, ces systèmes forment un réseau de tous les dispositifs d'acquisition d'images, stations d'affichage et systèmes de stockage. Ils sont composés d'une large gamme de technologies permettant aux services de radiologie numérique et aux hôpitaux numériques d'effectuer des opérations de téléradiologie, télémédecine et téléchirurgie. Les PACS se sont complexifiés, englobant des systèmes qui réalisent l'acquisition, la conversion, l'interpréta-tion, la transmission et le stockage d'images médicales de façon numérique. Les images diagnostiques seront disponibles en permanence, quel que soit l'endroit, sans ou presque sans intervention humaine, ce qui rend leur distribution plus rapide, facile et fiable. La Figure 5 illustre les éléments constitutifs d'un PACS classique.

Environnement La partie centrale du PACS est composée d'une mémoire RAID haute disponibilité et de groupes de serveurs exécutant Windows, Unix, Linux ou un système d'exploitation exclusif. Cette mémoire RAID et ces groupes de serveurs sont logés dans des racks dans une salle informatique/de données ou un environnement de datacenter. Ils consomment généralement un courant alternatif monophasé de moins de 10 kVa à 120, 208 ou 230 Vca. Les très grands systèmes peuvent consommer du courant triphasé.

Stations de travail

Acquisitionet capture

Imprimantes etpériphériques

ModalitésTDM, IRM,TEP, etc.

Cœur duPACS

SIR / SIH

Systèmes d'archivage et de transmission d'images (PACS)

Figure 5 PACS classique



Défis Le personnel infirmier, les médecins, cliniciens ou chirurgiens spécialisés doivent pouvoir accéder à la demande au PACS pour obtenir les dernières données d'imagerie du patient sous traitement. Le PACS doit être très disponible, 24h sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an ; la tolérance pour l'arrêt est très faible. Étant donné que les lecteurs RAID et les groupes de serveurs sont confinés dans des boîtiers de racks, la gestion de la chaleur qu'ils dégagent dans ces racks est souvent très problématique. Bonnes pratiques • Les PACS doivent être protégés par un ASI redondant N+1. L'ASI N+1 protège non

seulement le matériel, mais aussi les logiciels contre les dysfonctionnements et coupe progressivement le système d'exploitation et le redémarre le cas échéant, évitant ainsi une panne plus grave. La redondance N+1 de l'ASI reflète la redondance des disques de stockage RAID et des groupes de serveurs qui sont au cœur du PACS, offrant une disponibilité élevée. Pour les systèmes plus petits et plus simples, un ASI de base peut être proposé.

• Souvent, des prises supplémentaires sont nécessaires pour le branchement de tous les dispositifs requis. Des PDU à base de racks doivent servir de socles supplémentaires. Des PDU qui peuvent mesurer et afficher le courant pouvant éviter une surcharge acci-dentelle et un arrêt involontaire du PACS sont recommandées. Les PDU qui permettent une commande des socles à distance via le Web sont préférables car elles permettent de redémarrer efficacement un serveur bloqué ou un disque de stockage.

• Au minimum, une suppression des surtensions doit être fournie aux stations de visuali-sation passives à écran LCD/cathodique. Pour les stations de travail actives basées sur PC exécutant des applications logicielles, une protection par ASI dotée de capa-cités de coupure et de redémarrage progressifs est fortement recommandée.

• La mémoire et les serveurs du PACS doivent être enfermés dans des boîtiers de racks sécurisés et verrouillables. Ces racks doivent se trouver dans un environnement à température contrôlée. Les racks contenant la mémoire et les serveurs du PACS sont généralement très denses physiquement et en termes de consommation énergétique. Les portes des racks doivent être perforées pour favoriser une circulation d'air opti-male. Lorsque le débit de courant dans le rack dépasse 4 kW, le rack doit être placé dans un système de confinement des allées chaudes ou froides. Si ce n'est pas possi-ble, des racks avec conduite d'évacuation doivent être utilisés pour capturer l'air chaud de retour et le renvoyer vers le climatiseur. Sinon, une unité de refroidissement à rangées peut apporter une capacité de refroidissement supplémentaire (voir la Figure 6). Pour plus d'informations sur les systèmes de confinement pour les datacen-ters existants, consulter le Livre blanc 153, chaudes et froides dans les datacenters existants

Mise en œuvre du confinement des allées

.

• Une bonne stratégie de gestion consiste à gérer le PACS, les serveurs, la mémoire et toute leur infrastructure physique y compris l'ASI, les PDU, les batteries ainsi que leur environnement critique (température et humidité). Cela permettra d'être rapidement averti en cas d'anomalie ou de sinistre latent de sorte que des actions correctives puis-sent être prises et prévenir tout arrêt pouvant être évité.

Figure 6 Exemple de confinement d'air de rack avec conduite d'évac-uation (gauche) (la conduite d'évacuation verticale Schneider Electric est illustrée) Exemple d'unité de refroi-dissement à rangées (droite) (le modèle Schneider Electric






Les SIR et SIH sont des systèmes à base de serveurs exécutant des logiciels spéciaux qui permettent de stocker, surveiller, gérer et distribuer les informations médicales des patients. Ils aident les patients pour la programmation des rendez-vous, l'enregistrement et la factura-tion et aident les hôpitaux pour la création, le maintien et la gestion des dossiers médicaux électroniques des patients ainsi que pour la génération du déroulement du travail, de la liste des tâches, de l'établissement de rapports de gestion et bon nombre d'autres tâches. Ces SIR et SIH sont en train de devenir un SIH vraiment immense et sont intégrés/mis en réseau avec le PACS ainsi que diverses autres modalités au sein des hôpitaux, pour une automati-sation totale. Convertis en « hôpitaux numériques », ils peuvent améliorer considérablement les soins aux patients en réduisant les erreurs humaines, en sauvant des vies et en réduisant les coûts. La Figure 7montre un système SIR/SIH classique et ses éléments constitutifs. Environnement Ces systèmes sont généralement situés dans un environnement de datacenter consommant un courant monophasé de 10 kW et 208 ou 230 Vca sur le côté inférieur, jusqu'à des centaines de kilowatts de courant triphasé de 400 ou 480 Vca sur le côté supérieur. La majeure partie des datacenters des hôpitaux disposent d'un ASI doté d'une batterie de secours, d'unités de climatisation de précision et d'un générateur de secours. Défis Les SIR/SIH sont les systèmes les plus importants du datacenter, nécessitant un temps d'exécution plus long et une redondance plus grande ainsi qu'une meilleure disponibilité que la plupart des autres appareils. Du fait que ces systèmes fusionnent pour former un gros SIH dont tout l'hôpital dépend pour fonctionner normalement, leurs exigences en matière de disponibilité sont généralement supérieures à 99,999 % (trois chiffres après la virgule), ce qui correspond en moyenne à 5 minutes d'arrêt non prévu par an ou moins. De plus, ces systèmes peuvent se trouver dans des immeubles de grande hauteur et il faut faire attention à la capacité du plancher à supporter la charge (poids), à la capacité de hissement des ascenseurs, à la hauteur et la largeur des portes pour s'assurer que les éléments de l'infrastructure physique, tels que les ASI, les batteries et la climatisation, pourront atteindre les emplacements prévus.

Bonnes pratiques L'infrastructure physique soutenant le SIR/SIH doit offrir des niveaux supérieurs de

redondance tout en réduisant le coût de possession total. Un ASI redondant N+1 doté d'un contournement automatique et manuel est très courant et bien souvent, il est

Salles communesde l’hôpital

Transcripteursmédicaux

Réception

Établissement derapports de gestion

Servicetechnicomédical

Servicescliniques

Systèmes d'information de radiologie (SIR) et système d'information hospitalier (SIH)

Figure 7 Système SIR/SIH classique



étendu au générateur ainsi qu'aux systèmes de climatisation de précision pour garantir la plus haute disponibilité. Toute l'infrastructure doit être évolutive pour permettre une extension future, pouvoir être gérée comme le reste de l'équipement informatique et pouvoir être entretenue afin de réduire le temps moyen de panne. Un exemple d'un tel système est le Schneider Electric InfraStruxure représenté sur la Figure 8. Toutes ces caractéristiques contribuent à la disponibilité globale du système.

• Les serveurs et systèmes nécessitant les niveaux les plus élevés de disponibilité doi-

vent être identifiés et regroupés afin de pouvoir recevoir un temps d'exécution plus long et des niveaux de redondance supérieurs dans une zone à part et dans des racks dis-tincts à l'intérieur du datacenter. Ce concept de « disponibilité ciblée » permet d'aug-menter la disponibilité des systèmes critiques commerciaux sans avoir à engager d'im-portantes dépenses en immobilisations pour l'ensemble du datacenter. Des niveaux supérieurs de redondance tels que des alimentations doubles avec des générateurs doubles et un ASI N+1 double avec des trajets de courant doubles jusqu'au rack doi-vent être envisagés pour les datacenters et les réseaux très critiques.

• Les PDU doivent pouvoir mesurer et afficher le courant pour prévenir les surcharges et les arrêts involontaires du SIR/SIH. Les PDU qui permettent une commande des socles à distance via le Web sont préférables car il devient possible de redémarrer rapidement un serveur bloqué ou un disque de stockage. Les transformateurs d'isolation doivent être utilisés chaque fois que nécessaire et autorisés par la réglementation locale.

• L'équipement de climatisation de précision doit permettre l'extension. Les unités de conditionnement d'air redondantes doivent être envisagées pour une plus grande dis-ponibilité. Pour les racks à densité de puissance élevée (>4 kW/rack), il est possible d'ajouter une distribution d'air et un confinement d'air pour éviter les points chauds. Pour plus d'informations sur les bonnes pratiques de refroidissement, consultez le Li-vre blanc 49, Erreurs compromettant les performances de refroidissement des datacen-ters et des salles réseaux et pouvant être évitées.

Les équipements d'imagerie médicale et de diagnostic sont généralement connectés à un réseau. Les modalités comme les TDM et les IRM se connectent aux PACS qui sont rac-cordés aux SIR et SIH qui sont eux-mêmes connectés aux intranets et extranets des hôpitaux. Les armoires de câblage ou répartiteurs intermédiaires, comme représentés sur la Figure 9, jouent un rôle primordial en garantissant la connectivité de ces équipements et la disponibilité du réseau, 24h sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an. Les armoires de câblage comprennent un accès à la couche 2 et à la couche 3 et des interrupteurs de distribution, des concentrateurs, des routeurs, des panneaux de répartition, des ASI équipés d'une batterie de secours ainsi que divers équipements de télécommunications généralement montés dans un rack à deux montants. Les répartiteurs intermédiaires peuvent également fournir une alimentation électrique par câble Ethernet (PoE) à des dispositifs en réseau tels que les téléphones IP, les webcams/caméras de sécurité et tout autre dispositif consommant du courant jusqu'à 15 W. Les exigences en matière d'alimentation et de refroidissement dans les armoires n'en sont que plus sévères.

Figure 8 Schneider Electric InfraStruxure™

Armoires de câblage ou répartiteur intermédiaire





Environnement Ces répartiteurs intermédiaires ou armoires de câblage sont généralement dissimulés dans des emplacements éloignés du bâtiment possédant peu (ou pas) de ventilation et d'éclairage. Les réseaux de télécommunication existants utilisent généralement des armoires de câblage principalement pour les réglettes de raccordement à broches autodénudantes, les panneaux de répartition et quelques petits concentrateurs ou interrupteurs empilables. Toutefois, l'équipement de mise en réseau qui fournit une alimentation électrique par câble Ethernet utilise et dégage considérablement plus d'énergie. Ces nouveaux interrupteurs prennent en charge des données, la voix et la vidéo, sont généralement du type montage sur rack de 19" et présentent des schémas d'écoulement d'air variables selon le fabricant (c'est-à-dire, côte à côte ou avant/arrière). Un répartiteur intermédiaire classique contiendra un équipement équivalent à 1 à 3 racks et consommera 500 à 4 000 W de courant alternatif monophasé, voire plus. Les racks à deux montants ont largement été remplacés par des racks à quatre montants du fait que les nouveaux équipements sont plus lourds et plus profonds. Défis Pendant le déploiement des PACS, SIR, HIS ou de nouvelles modalités en cours de mise en réseau, ces armoires de câblages ou répartiteurs intermédiaires doivent susciter la plus grande attention pour ce qui est de l'alimentation et du refroidissement. Il peut s'avérer complexe de définir le bon type de prises (par ex., L5-20, L5-30, L6-20, IEC 320 C19 et IEC 320 C13) et la bonne quantité de courant avec le bon disjoncteur sur tout l'équipement de mise en réseau. Le refroidissement et la circulation de l'air représentent souvent un problème plus grand, et pourtant ignoré, à résoudre dans ces armoires.

Panneau de répartition

Alimentation centrale

Système de téléphonie réseau

Interrupteurs réseau

Onduleur

Figure 9 Répartiteur intermédiaire (armoire de câblage)



Bonnes pratiques Tout l'équipement du répartiteur intermédiaire doit être protégé par un ASI. Le choix de l'ASI se base sur les éléments suivants : la puissance totale requise en Watts ;

le temps d'exécution requis en minutes ;

le niveau souhaité de redondance ou de tolérance aux défauts ;

les tensions et les prises requises.

Les dimensions de l'ASI sont déterminées en prenant la somme des puissances à l'utilisation des charges. Un ASI courant monté sur rack (par ex., Smart-UPS™) fournira approximative-ment 99,99 % (deux chiffres après la virgule) de puissance disponible, tandis qu'un ASI redondant N+1 avec contournement intégré (par exemple, Symmetra RM) avec une heure de temps d'exécution fournira approximativement 99,999 % (trois chiffres après la virgule), ce qui peut suffire à la plupart des applications. Consulter l'Annexe du Livre blanc 69, Alimenta-tion et refroidissement des applications de voix et téléphonie sur IP pour plus de détails sur cette analyse de la disponibilité. Les ASI sont disponibles avec des blocs-batteries offrant différentes durées d'exécution. Identifier les prises et les socles nécessaires pour l'ensemble de l'équipement, y compris l'ASI dans l'armoire de câblage. Dans l'idéal, tout l'équipement doit être directement branché à l'arrière de l'ASI ou du transformateur, et l'utilisation de multiprises ou de PDU en rack supplémentaires doit être évitée. Néanmoins, si les dispositifs sont nombreux, cela peut ne pas être pratique et il est possible d'utiliser une PDU en rack. Dans ce cas, en utiliser une de haute qualité spécialement conçue à cet effet. La PDU doit comporter suffisamment de socles pour brancher tout l'équipement et garder quelques emplacements libres pour des besoins futurs. Les PDU équipées d'un compteur affichant la consommation de courant sont préférées, car elles réduisent les erreurs humaines telles qu'une surcharge accidentelle et les chutes de charge qui en découlent. Pour sélectionner correctement le modèle d'ASI appro-prié répondant aux exigences de niveau de puissance, de redondance, de tension et de temps d'exécution, le processus est simplifié par l'utilisation d'un sélecteur d'ASI tel que le sélecteur d'ASI de l'APC par Schneider Electric. Ce système possède des données de puissance pour tous les interrupteurs, serveurs et dispositifs de stockage courants, ce qui évite d'avoir à collecter ces données. Dans ce genre de systèmes, le choix de la configura-tion d'un ASI donne plusieurs possibilités de socles. Pour assurer le fonctionnement continu de l'équipement dans l'armoire de câblage, 24h sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an, les problèmes de refroidissement et de circulation de l'air doivent être identifiés et résolus. Le problème de la dissipation thermique et le besoin d'ajouter une climatisation se font plus sentir dans les armoires de câblage non ventilées. La dissipation de puissance dans l'armoire de câblage doit être calculée pour trouver le moyen le plus efficace de résoudre le problème (voir le Tableau 1 et le Tableau 2 du Livre blanc 69, Alimentation et refroidissement des applications de voix et téléphonie sur IP pour plus de détails). Pour finir, la surveillance de l'environnement (à savoir, la température et l'humidité) au sein de ces armoires de câblage est fortement recommandée car elle permettra de repérer tout événement anormal, ce qui laissera du temps pour prendre des mesures proactives et éviter un arrêt.



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Pour garantir une disponibilité et une fiabilité élevées des équipements d'imagerie médicale et de diagnostic, y compris les PACS, SIR, SIH, modalités et leur réseau, il faut être particu-lièrement attentif à leur infrastructure physique. Les plus grandes difficultés concernent l'alimentation, le refroidissement, l'espace physique, la gestion et les services. Un ASI associé à ces dispositifs protège le matériel, évite les plantages logiciels involontaires et augmente significativement la disponibilité. Le refroidissement est particulièrement probléma-tique pour les modalités plus grandes montées au sol, les mémoires haute densité et les serveurs pour PACS ainsi que et les armoires de câblage des SIR/SIH et des hôpitaux. Dans certains cas, un système CVC de bâtiment conjointement avec des conduites, ventilation et circulation d'air adaptées peut suffire. Toutefois, dans de nombreuses situations, un refroi-dissement supplémentaire sous la forme d'une climatisation de précision est nécessaire. Les entreprises comme Schneider Electric disposent d'équipes spécialisées d'ingénieurs système, de spécialistes en protection de l'alimentation et de consultants en disponibilité pouvant aider à la réalisation d'évaluations et d'audits de l'infrastructure de datacenters et fournir des rapports détaillés pouvant donner lieu à des actions sur l'amélioration de la fiabilité et de la disponibilité du système dans son ensemble, tout en réduisant le coût de possession total.

Conclusion

Nous remercions particulièrement Viswas Purani, auteur du contenu original de ce livre blanc.

Remerciements



Les différents types d'ASI Livre blanc 1

Comment éviter les coûts liés au surdimensionnement d'infrastructure de datacenters et de salles réseaux Livre blanc 37

Variations dynamiques de la puissance consommée dans les datacenters et les salles réseau Livre blanc 43

Erreurs compromettant les performances de refroidissement des datacenters et des salles réseaux et pouvant être évitées Livre blanc 49

Alimentation et refroidissement des applications de voix et téléphonie sur IP Livre blanc 69

Mise en œuvre du confinement des allées chaudes et froides dans les datacenters existants Livre blanc 153

Livre blanc IEEE « IEEE Recommended Practice for Electric Systems in Health Care Facilities », norme IEEE 602-1996

Références

Ressources

Consultez tous les livres blancs whitepapers.apc.com

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